对于弗吉尼亚大学(University of Virginia)Mazhar Adli教授来说,这些在电脑屏幕上飞舞的小点点,代表了他梦想的实现。这些荧光点的实时移动,指明了一种从未有过的方式,让我们有望对人类基因组、癌症和遗传疾病产生新的理解。
新技术对HeLa细胞17号染色体上一个片段的实时观测(图片来源:《Nature Communications》)
Mazhar Adli教授的团队开发了一种能够实时跟踪活细胞内基因的方法,可以让特定的基因片段发光。这样,人们就能够以三维的视角观测到基因在细胞内的位置和运动路径,就像用天文望远镜观察太空中的星星一样。这一重要突破发表在近期的《自然》子刊《Nature Communications》上。
在细胞中的定位以及与其他基因的相对位置,会对一个基因的效应产生重要的影响。 因此,针对特定基因在细胞中的三维定位将有望帮助科学家以一种新的视角,大大加深对我们理解基因如何工作和相互作用,以及对我们健康的影响。
文章通讯作者Mazhar Adli教授(左)和Ahmet Yildiz教授(右)(图片来源:弗吉尼亚大学和加州大学伯克利分校官网)
“这个梦我已经做了很久,”Mazhar Adli教授说道:“我们能够在活细胞中对基因组中几乎任何一个区域进行实时观测,而且效果很好。采取传统的标准方法,你基本上永远都不会得到这样的数据,因为你必须杀死细胞才能进行此种成像,但是我们现在却可以在活细胞中做到实时成像。”
尽管DNA是线性分子,但也会折叠成三维结构。这时,原本在DNA链上线性距离很远的两个基因,也可能会相互接近,进而发生影响基因功能发挥的相互作用。
新方法采用了CRISPR/Cas9基因编辑系统。研究者在单链引导RNA(sgRNA)的尾部连接了16个重复的MS2 RNA片段,配以失去核酸酶活性的dCas9酶,以避免破坏靶标基因。MS2片段源自噬菌体,其折叠结构可与MS2被壳蛋白(MCP)结合。这时,若以荧光基因标记MCP,便可在光学显微镜下对特定基因进行活细胞成像。实验显示,如果增加MS2片段的重复次数,则可显着提高信噪比和灵敏度,即便对于低重复和非重复基因片段也能进行三维观察。此外,研究者还可以使用CRISPR技术,将特定基因“打开”或“关闭”,然后再来看看会细胞内发生什么。
经过改造的CRISPR/Cas9系统可以对特定基因片段进行标记(图片来源:《Nature Communications》)
这一新方法克服了基因成像长期以来存在的限制。“我们曾被告知这是永远都做不到的,” Mazhar Adli教授说道:“是有一些方法能让你看到三维组织结构,但是你必须对数以亿计的细胞进行实验,而且得先杀死这些细胞。我们现在可以在单细胞水平直接观察活细胞,可以对那里发生的一切进行录像。”
为了成像而培养大量的细胞并将其杀死,是一件十分耗时的事情,并且难以弄清楚细胞内部的DNA究竟经历了什么,就像很难从球赛的剪影中看懂足球的规则。Mazhar Adli教授团队开发的新方法,就好比能让人们坐下来,完整地观看一场球赛的录像。“这是一个十分激动人心的事情,”他说道。
来源:学术经纬
为你推荐
资讯 英矽智能6600万美元授权一款具有穿透血脑屏障的潜在在研抗炎药物
1月20日,英矽智能发布公告称,与深圳衡泰生物科技有限公司就 ISM8969 项目达成共同开发合作协议。
2026-01-21 15:42
资讯 国家医保局规范手术和治疗辅助操作类医疗服务价格,手术机器人有了系统明确收费指引
近日,国家医保局编制印发《手术和治疗辅助操作类医疗服务价格项目立项指南(试行)》,将已有价格项目规范整合为37项,覆盖医学3D重建、生物3D打印、术中显微成像、手术路径导...
2026-01-21 15:12
资讯 GSK22亿美元收购间接获得中国创新药资产
1月20日,GSK(葛兰素史克)宣布与RAPT Therapeutics达成最终收购协议,根据协议条款,葛兰素史克将以每股58 00美元的现金价格收购RAPTTherapeutics全部已发行普通股,对应股...
2026-01-21 14:33
资讯 182家单位入围2025年人工智能医疗器械创新任务揭榜挂帅,都有哪些项目
近日,工信部办公厅 与国家药监局综合和规划财务司公布2025年人工智能医疗器械创新任务揭榜挂帅入围单位。
2026-01-21 10:32
资讯 上海医药iNKT细胞注射液获批临床试验
1月20日,上海医药集团股份有限公司发布公告称,下属上海医药集团生物治疗技术有限公司自主研发的“B023细胞注射液”收到国家药品监督管理局核准签发的《药物临床试验批准通知书...
2026-01-20 16:49
资讯 蚂蚁阿福升级PC端,面向医生群体上线 DeepSearch功能
今日,蚂蚁阿福升级其 PC 端,并上线DeepSearch(深度搜索)功能打造中国版“Open Evidence”,免费为医生、医学生及基层医疗工作者等泛医学人士提供专业服务。蚂蚁阿福 PC...
2026-01-20 15:56
资讯 可突破血脑屏障,FDA受理非小细胞肺癌创新药上市申请
近日,美国生物医药公司Nuvalent宣布,美国FDA已受理其为zidesamtinib递交的新药申请(NDA)
2026-01-20 11:41
资讯 核药创新再破局!远大医药TLX591-CDx国内NDA获受理
远大医药(0512 HK)再度传来核药重大利好——公司用于诊断前列腺癌的创新放射性核素偶联药物(RDC)TLX591-CDx向国家药监局递交的新药上市申请(NDA)已获受理。
2026-01-19 21:29
资讯 eCTD验证软件更新V1.1.0版,3月1日起,V1.0版及配套操作手册将不再适用
本次更新内容主要包括新增原料药申请验证规则,调整PDF文件书签、超链接和文件大小验证规则、完善部分文字描述等。
2026-01-19 14:18
资讯 阿斯利康获得西比曼靶向GPC3细胞疗法剩余50%的全球权益
1月16日,西比曼生物科技宣布与阿斯利康达成协议,后者将收购西比曼在中国对C-CAR031的开发和商业化权益的50%份额,由此阿斯利康将获得C-CAR031在全球范围内开发、生产和商业化...
2026-01-19 13:19
资讯 2025年国民经济数据:16—59岁人口85136万人,占全国人口的比重为60.6%;60岁及以上人口32338万人,占全国人口的23.0%
全年出生人口792万人,人口出生率为5 63‰;死亡人口1131万人,人口死亡率为8 04‰;人口自然增长率为-2 41‰。
2026-01-19 11:41
资讯 2026年1月14日起,均适用《Q8、Q9和Q10问答(R5)》国际人用药品注册技术协调会指导原则
自2026年1月14日起开始的相关研究,均适用《Q8、Q9和Q10问答(R5)》。
2026-01-19 11:24
资讯 糖尿病治疗1类创新药奥洛格列净胶囊获批
1月16日,国家药监局官网信息显示,近日,国家药品监督管理局批准宜昌东阳光长江药业股份有限公司申报的1类创新药奥洛格列净胶囊(商品名:东泽安)上市,该药适用于改善成人2型...
2026-01-17 23:20
资讯 CDE:中药复方制剂新药研发人用经验收集整理技术指导原则(试行)
人用经验是“三结合”中药注册审评证据体系的重要环节。如何产生可评价的人用经验、怎样收集整理人用经验数据,对于筛选确定临床有效处方、合理利用人用经验支持后续研发及决策...
2026-01-16 21:09
资讯 国家医保局再发布两起行贿案例
继发布《医药咨询服务企业涉商业贿赂案》和《党某海犯非国家工作人员受贿罪案》后,国家医保局再次发布《慈某龙行贿案》和《重庆康荣医疗设备有限公司涉商业贿赂案》。
2026-01-15 11:49









